1．概況
1.1 項(xiàng)目名稱(chēng)
50000m3/hr VOCs 廢氣處理裝置
1.2 工程范圍及內(nèi)容
本工程的范圍及包括：工藝設(shè)計(jì)、總體布局、設(shè)備設(shè)計(jì)和制造、現(xiàn)場(chǎng)安裝和調(diào)試及人員培訓(xùn)。本工程含設(shè)備基礎(chǔ)改造，但不包括：廢氣收集風(fēng)管以及水、電、壓縮空氣、排水等一次側(cè)工程。
1.3 背景資料
依據(jù)業(yè)主提供的資料，擬處理廢氣為生產(chǎn)工藝過(guò)程中排放的有機(jī)廢氣。
a. 污染物種類(lèi)：正丁醇、乙醇等混合溶劑。
b. 污染物排放量為：濃度的正丁醇為19噸/年；50%濃度的正丁醇為98噸/年；95%濃度的乙醇為120噸/年。
c. 廢氣排放總量：50000m3/hr。

2. 設(shè)計(jì)原則
本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)原則，首先是保證尾氣的達(dá)標(biāo)排放，其次是保證設(shè)備的處理能力。在此前提下，本方案充分考慮了處理工藝的性和合理性，盡可能采用新的節(jié)能技術(shù)，以降低設(shè)備投資和運(yùn)行成本；系統(tǒng)采用合理的自動(dòng)化技術(shù)及監(jiān)測(cè)儀表，以確保設(shè)備運(yùn)行，管理方便靈活。

3. 設(shè)計(jì)依據(jù)
3.1 業(yè)主提供的排放數(shù)據(jù)（見(jiàn)上）
3.2 相關(guān)規(guī)范：
《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297-1996）
《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)場(chǎng)所電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50058-92）
《工業(yè)機(jī)械電器設(shè)備通用技術(shù)條件》（GB/T5226.1-1996）
《涂裝作業(yè)規(guī)程—有機(jī)廢氣凈化裝置技術(shù)規(guī)定》（GB16297-1996）
工業(yè)設(shè)備焊接及技術(shù)規(guī)范
其他有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范。
3.3 尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)
《大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB16297-1996新污染源極值二級(jí)執(zhí)行
污染物
允許
排放濃度
允許排放速率
排氣筒
二級(jí)
甲苯
40mg/m3
15m
3.1kg/hr
二甲苯
70mg/m3
15m
1.0kg/hr
非甲烷總烴類(lèi)
120mg/m3
15m
10kg/hr

4. 設(shè)計(jì)方案
4.1廢氣處理方法選擇
目前，有機(jī)廢氣處理主要有以下幾種方法：
吸收法：一般采用物理吸收，即將廢氣引入吸收液進(jìn)行凈化，待吸收液飽和后經(jīng)加熱、解析、冷凝回收；本法適用于大氣量、低溫度、低濃度的廢氣，但需要配置加熱解析回收裝置，設(shè)備體積大、投資高。
直接燃燒法：利用燃?xì)饣蛘呷加偷容o助燃料燃燒，將混合氣體加熱，使有害物質(zhì)在高溫作用下分解為無(wú)害物質(zhì)；本法工藝簡(jiǎn)單、投資小，適用于高濃度、小風(fēng)量的廢氣，但對(duì)技術(shù)、操作要求高。
催化燃燒：把廢氣加熱經(jīng)催化燃燒轉(zhuǎn)化成無(wú)害的二氧化碳和水；本法起燃溫度低、節(jié)能、凈化率高、操作方便、占地面積、設(shè)備投資較大，適用于高溫或高濃度有機(jī)廢氣。
吸附法：有機(jī)廢氣經(jīng)活性炭吸附，可達(dá)95%以上的凈化率，設(shè)備簡(jiǎn)單、投資小，但活性炭更換頻繁，增加了裝卸、運(yùn)輸、更換等工作程序，導(dǎo)致運(yùn)行費(fèi)用增加。
吸附-催化燃燒法：此法綜合了吸附法及催化燃燒法的優(yōu)點(diǎn)，采用新型吸附材料（蜂窩狀活性炭）吸附，在接近飽和后引入熱空氣進(jìn)行脫附、解析，脫附后廢氣引入催化燃燒床無(wú)焰燃燒，將其凈化，熱氣體在系統(tǒng)中循環(huán)使用，大大降低能耗。本法具有運(yùn)行穩(wěn)定可靠、運(yùn)行成本低、維修方便等優(yōu)點(diǎn)，適用于大風(fēng)量、低濃度的廢氣治理。
通過(guò)計(jì)算得知：廢氣中正丁醇的濃度約為113mg/m3,乙醇的濃度約為44mg/m3，它屬于低濃度高風(fēng)量的廢氣。
綜合以上各項(xiàng)考慮，本裝置的總體方案為：吸附濃縮+催化燃燒；
裝置包括：
吸附濃縮裝置：25000m3/hr×3套（2用1備）；
催化燃燒裝置：3000m3/hr×1套；
吸附濃縮采用活性炭吸附和在線(xiàn)脫附方式，吸附-脫附和催化燃燒為全自動(dòng)運(yùn)行。

5．工藝流程
本裝置工藝流程為：吸附濃縮——解吸脫附——催化燃燒的工藝流程。采取單氣路工作（參見(jiàn)圖1）方式，由2個(gè)活性炭吸附器，一個(gè)催化燃燒器（輔之低壓風(fēng)機(jī)、閥門(mén)等構(gòu)成）。廢氣經(jīng)預(yù)處理除去粉塵、顆粒狀物質(zhì)后，送入活性炭吸附器A，當(dāng)活性炭吸附器A接近飽和時(shí)，首先將處理氣體自動(dòng)切換到活性炭吸附器B（活性炭吸附器A停止吸附操作），然后用熱氣流對(duì)活性炭吸附器A進(jìn)行解吸脫附，將有機(jī)物從活性炭上脫附下來(lái)。在脫附過(guò)程中，有機(jī)廢氣已被濃縮,濃度較原來(lái)提高幾十倍，達(dá)2000ppm以上，濃縮廢氣送到催化燃燒裝置，被成為CO2與H2O排出。
完成解吸脫附以后活性炭吸附器A進(jìn)入待用狀態(tài)，待活性炭吸附器B接近飽和時(shí)，系統(tǒng)再自動(dòng)切換回來(lái)，同時(shí)對(duì)活性炭吸附器B進(jìn)行解吸脫附，如此循環(huán)工作。
當(dāng)有機(jī)廢氣的濃度達(dá)到2000ppm以上時(shí)，催化床內(nèi)可維持自燃，不用外加熱。這個(gè)方案不僅大大節(jié)省了能量的消耗，而且由于催化燃燒器的處理能力僅需原廢氣處理量的1/10（3000m3/hr?。?，所以同時(shí)也降低了設(shè)備投資。本方案既適合于連續(xù)工作，也適合于間斷工作。
單臺(tái)活性炭吸附器的解吸脫付大約需要2-3小時(shí)。
吸附風(fēng)機(jī)用變頻器控制，可以依照需要的風(fēng)量或者裝置入口的凈負(fù)壓來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。


6. 設(shè)備的技術(shù)性能與特點(diǎn)
● 本裝置凈化效率高，沒(méi)有二次污染。凈化效率經(jīng)中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院大氣環(huán)境研究所檢測(cè)，其結(jié)果為：苯>96%；甲苯>98%；二甲苯>99%；臭氣>92%。
● 本裝置的活性炭吸附器為多層設(shè)計(jì)，氣流分布均勻、穩(wěn)定，吸附性能好；采用蜂窩狀活性炭，空塔風(fēng)速為0.65-0.8m/s時(shí)，實(shí)測(cè)阻力小于50mmAq，床層具有的動(dòng)力學(xué)性能，適合在大風(fēng)量下使用。
● 催化燃燒器裝填的催化劑，具有阻力小，活性高，穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，當(dāng)有機(jī)廢氣（如甲苯）濃度達(dá)到2000ppm時(shí)，就可維持自燃。催化燃燒器的轉(zhuǎn)換效率高，性能穩(wěn)定。
● 利用余熱，節(jié)省能源。本裝置中活性炭的解吸脫附均以熱空氣作為解吸介質(zhì)，而此熱氣流均來(lái)自于系統(tǒng)內(nèi)催化燃燒后的余熱。脫附后的濃縮有機(jī)廢氣再進(jìn)入催化燃燒器進(jìn)行凈化處理，不需另加能源，運(yùn)行費(fèi)用大大降低。就同樣的處理量而言，約為直接催化燃燒法的1/10左右，活性炭吸附的1/5。
● 本系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，運(yùn)行操作方便。系統(tǒng)采用PLC控制，所有閥門(mén)均為氣動(dòng)控制閥。當(dāng)一套活性炭吸附器接近飽和時(shí)，由氣動(dòng)閥自動(dòng)切換到另一套設(shè)備，并自動(dòng)開(kāi)啟催化燃燒裝置及其脫附風(fēng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)設(shè)備的自動(dòng)化。
●催化燃燒加熱部分為自動(dòng)，脫附時(shí)由溫度信號(hào)反饋來(lái)實(shí)現(xiàn)脫附溫度自動(dòng)控制。
●活性炭吸附器的脫附過(guò)程為自動(dòng)程序控制。
7. 工藝流程簡(jiǎn)圖

圖1

8．設(shè)備參數(shù)表:
處理風(fēng)量 50000 m3/h
廢氣進(jìn)口濃度 ≤200mg/m³
廢氣進(jìn)口溫度 ≤50℃
吸附風(fēng)機(jī)功率：37kW
脫附風(fēng)機(jī)功率:7.5kW
電動(dòng)比例閥功率:1.1kW
加熱室功率:75kW
活性炭填充量:10m3
催化劑填充量:0.2m3
占地面積（m） 14.0×7.0×3.5
設(shè)備裝機(jī)總功率: 120kW

9. 廢氣凈化裝置的配套設(shè)施
配套設(shè)施有以下幾點(diǎn)：（以下設(shè)施需業(yè)主提供，蘇州喬尼負(fù)責(zé)安裝連接）
三相四線(xiàn)；380V；120kW；
循環(huán)冷卻水：常溫，流量1噸/小時(shí)；